浅谈原煤自动取样机的二次开发与实践

韩伟

（阿荣旗蒙西水泥有限公司，内蒙古 呼伦贝尔 162750）

1 原煤自动取样机概述

原煤是重要不可再生资源，也是水泥熟料企业重要的燃料，原煤的质量直接影响水泥熟料成品的质量和企业的生产成本，为了控制原煤质量，减少人为作弊影响原煤热值检测结果，本公司上线一台原煤自动取样机，该机器需要在有人操作的前提下，可以随机在原煤运输车辆上采集3 个点或者4 个点的样品并进行破碎、混料、均化和打包，但是由于需要人员在线操作，导致运输车辆的司机和取样员有较多接触，且自动取样机无法排除车辆重复取样、一车多样等风险，近些年给公司检测原煤带来了很多弊端，为了解决这些问题本公司利用C#语言重新开发了原煤自动取样机的上位机控制系统，涉及到了一卡通系统的融合以及西门子的S7-200SMART、MODBUS TCP、OPC 协议语音提醒系统、电子车牌识别系统、LED 屏幕展示信息和监控系统，系统多方位展示系统工作状态让司机更容易使用系统。

1.1 C#

C#，读作C Sharp，是微软推出的一种基于.NET 平台的、面向对象的高级编程语言。是微软公司在2000 年发布的一种新的编程语言，主要由安德斯·海尔斯伯格（ANDERS H）主持开发，它是第一个面向组件的编程语言，其源码会编译成msil 再运行。它借鉴了Delphi 的一个特点，与COM（组件对象模型）是直接集成的，并且新增了许多功能及语法糖。

1.2 S7-200Smart

高性能、高集成、更简约的SIMATIC S7-200 SMART是西门子为中国客户量身定制的一款高性价比小型PLC 产品。结合西门子SINAMICS 驱动产品及SIMATIC 人机界面产品，以S7-200 SMART 为核心的小型自动化解决方案将为客户创造更多的价值。以太互联，经济便捷，CPU 标配PROFINET 接口，支持多种通信协议，可与PLC、触摸屏、变频器、伺服驱动器、上位机等连网通信。本次改造功能就利用了网络互连功能实现上位机控制系统和PLC 的通讯，以及PLC 之间的通讯。

1.3 OPC（OLE for Process Control）

OPC 技术是指为了给工业控制系统应用程序之间的通信建立一个接口标准，在工业控制设备与控制软件之间建立统一的数据存取规范。它给工业控制领域提供了一种标准数据访问机制，将硬件与应用软件有效地分离开来，是一套与厂商无关的软件数据交换标准接口和规程，主要解决过程控制系统与其数据源的数据交换问题，可以在各个应用之间提供透明的数据访问。

1.4 Modbus

Modbus 由MODICON 公司于1979 年开发，是一种工业现场总线协议标准。1996 年施耐德公司推出基于以太网TCP/IP 的 Modbus 协议：ModbusTCP。Modbus 协议是一项应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU、TCP 三种报文类型。标准的Modbus 协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网接口，采用master/slave 方式通信，本次改造工作采取的是以太网接口。

2 原煤自动取样机的技术改造工作的效应

本次改造工作完成了防作弊（利用车辆的电子车牌和一卡通数据联动防止取样后的车辆重复取样和套牌取样）和取样机的无人值守运行，在系统设计之初未考虑到厂家的风险，在系统开始实质性开展时取样机厂家已解体，无法提供技术支持，遇到困难笔者并没有气馁，连续数天蹲守在取样机旁，不断地和取样工作人员探讨，摸清整个取样机的工作流程，了解取样机各个部分的机械组成，然后开始检测原有取样系统的数据流向，在此期间还发现一个偶然性错误，取样机配套的SIMATIC S7-200 SMART PLC 会不定期的死机导致整个系统停摆，而且无法在线处理，原来的处理方法是整个控制柜重新上电，重新上电后PLC 恢复初始状态，但是取样机再归位的时候小车的正向、反向颠倒了，即原有取样系统认为小车应该在最左边，但是取样机本体的小车却在最右边，这就造成了取样机无法再次启动，需要值班人员手动将取样机小车开到正确位置才能再次工作。

3 原煤自动取样机的技术改造工作的运用

系统升级改造后，将厂家的控制系统弃用，重新在一卡通内增加了取样机的控制系统功能，实施后司机过磅完成后，根据取样机的红绿灯指示，停到取样机的取样位置看到取样机的LED显示屏提示系统正常的情况下即可刷卡取样，系统根据车辆的卡片信息和电子车牌信息对比，防止重复取样和套牌取样的情况发生，并且是否是原煤车辆，如果所有先决条件都符合，系统即可生成取样编号并自动计算随机取样点并发送启动命令给取样机本体，取样机开始取样，系统同时发送提醒信息给化验室的取样人员，告诉取样人已有车辆开始取样（不显示车号），软件系统还会通过企业微信及时提醒取样人员将样品从样品桶内取出（如果院内没有等待的车但桶内有没有取出的样品，会提示取样人员尽快取样；如果院内有车，但是8 个样品桶已均有样品的情况下，会立即通知取样人员取样，并提示刷卡的司机禁止刷卡）。化验人员取样的时候也会提醒司机正在取样，无法刷卡，防止打包机突然转动伤人，取样员在拿到样品桶，并扫描样品桶的电子标签时，系统会打印出来2 份该样品的编号（仅显示编号），1 份用于化验过程中标识，另外1 份用于留样，化验室整个化验过程都是根据标号进行化验，做好水分，在做弹桶热量的时候也要输入样品编号，手动确认收货的时候系统会通过企业微信发送信息给司机，司机接收到信息即可到原煤堆场卸货后过皮重出厂，笔者们还写了一个小程序把弹桶热量仪的结果直接上传到了一卡通的系统里面和进厂车辆产生数据关联，第二天全分析人员上账的时候，用扫描枪扫描编号条形码后，系统解密车辆信息，上账人员根据解密的原始数据进行ERP 系统的上账操作。该系统实施后进一步提升了原煤化验过程中的数据透明性，也减少了司机与化验人员的直接联系。在车辆刷卡取样的同时完成车辆信息、供应商信息等敏感信息全部采用数字编码，以保证化验过程中的透明性，且不再需要专人操作取样机进行取样，较大地提高了劳动生产效率。2019-05-16T13：40：49 第一车自动取样开始，截至目前，该系统完成取样次数8 526 次，按每次取样时间平均为6 min，代替人工工作852.6 h。

4 原煤自动取样机的技术改造工作中会遇到的问题

在整个改造过程中，业务流程沟通比较复杂，由原煤进厂、取样机取样到化验结果完成并上账的整个流程涉及人员多，人员专业素质参差不齐，且各个岗位均不了解其他岗位的业务操作，笔者需要把整个流程的各个环节串联起来并进行了优化整合，虽然过程中出现了个别人员沟通不畅，但是笔者采取了非正式的沟通方式解决了该问题，并取得各个环节的人员的大力支持。

取样机采取的激光测距仪测量车辆是否就位，原有测量方案是车厢位于激光测距仪的前端的指定范围内系统即认为车辆已到位可以开始取样，但在实际使用过程中发现如果车辆没有停到指定位置系统不能正确识别车辆长度，随机获取的位置就会发生错误，导致取样转头不能正确取样甚至转坏车辆，且原来的上位机系统并未考虑到车辆的特殊性，部分车辆车厢并非平整而是呈前高后低的台阶状态，因此原有取样机的上位机控制程序Z轴随机取时经常会把车厢前段触底而破坏车辆的机械部分，升级后上位机仍然采取随机取样的方式，但是随机位置生成后进行排序，将随机点的最小Z轴位置放到最后，这样设计后再没有出现过转透车厢的情况。

5 结论

如今互联网+和移动互联网已渗透到生产生活的各个领域，作为水泥行业这种传统工业领域的工作者，通过本次技术改造引入众多先进技术，新、老技术的融合将企业管理更加拉上一个新的平台，作为技术工作者深感欣慰，在日后的工作中笔者也将不断学习新的知识并将先进的技术引入到工作当中，让老设备换发新能力，给企业带来新的工作方式。